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深水區(qū)砂卵石層河床淺埋雙層鋼護(hù)筒的灌注樁成孔技術(shù)

文檔作者：杜佐光陳冠汴文檔來(lái)源：宏遠(yuǎn)建設(shè)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年10月19日
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第6 期（總第170 期）
2013 年12 月CHINA MUNICIPAL ENGINEERING
No.6 (Serial No.170)
Dec. 2013
74
深水區(qū)砂卵石層河床淺埋雙層鋼護(hù)筒的
灌注樁成孔技術(shù)
杜 佐 光，陳 冠 汴
（宏遠(yuǎn)建設(shè)有限公司，浙江 溫嶺 317500）
“浙江省嵊州市曹娥江三界大橋及接線工程”項(xiàng)
目中，有5 個(gè)橋墩共10 根φ220 cm 鉆孔灌注樁位于
曹娥江水中，水深8 ～ 18 m，河床底有厚2 ～ 3 m，
φ3 cm ～ φ20 cm 中小粒徑的砂卵石層，砂卵石層
之下是中風(fēng)化凝灰?guī)r。如果直接在透水的砂卵石層
埋設(shè)普通的單層鋼護(hù)筒，則將出現(xiàn)如下問(wèn)題。
1）容易在鋼護(hù)筒底部造成成孔時(shí)的泥漿和灌
注混凝土?xí)r的水泥砂漿竄孔，導(dǎo)致樁身混凝土質(zhì)量
缺陷。
2）需要潛水割除單層鋼護(hù)筒埋在河床以下的
部分，浪費(fèi)鋼護(hù)筒材料且增加了耗費(fèi)。
3）本工程所在的曹娥江水清澈，露在河床以上
的（高樁系梁）水中樁部分，其混凝土外觀質(zhì)量要
求與墩柱的基本一致，普通單層鋼護(hù)筒的形狀和直
徑難以滿足（單層鋼護(hù)筒一般比設(shè)計(jì)樁徑大20 cm）。
通過(guò)運(yùn)用“在深水砂卵石層河床淺埋雙層軸銷(xiāo)
式鋼護(hù)筒的鉆孔灌注樁成孔技術(shù)”，順利解決了技
術(shù)難題，確保了施工質(zhì)量，以及河床以上樁徑尺寸
的準(zhǔn)確，提高了外露河面的樁基混凝土外觀質(zhì)量，
而且，做到了無(wú)損拆除回收全部的內(nèi)外層鋼護(hù)筒
（不用潛水切割拆除），且沒(méi)有浪費(fèi)樁基混凝土，節(jié)
約了社會(huì)資源和施工成本，縮短了工期。
收稿日期：2013-07-29
第一作者簡(jiǎn)介：杜佐光（1965—），男，高級(jí)工程師，碩士，
主要從事市政工程的施工安全技術(shù)和項(xiàng)目管理。
摘要：在深水砂卵石層河床，采取內(nèi)外雙層軸銷(xiāo)式鋼護(hù)筒實(shí)施鉆孔灌注樁的成孔和灌注混凝土之后，順利地解決
了鉆孔灌注樁易出現(xiàn)護(hù)筒底部成孔泥漿和水泥砂漿竄孔等難題，確保了河床以上水中樁混凝土外觀質(zhì)量。與普通
單層鋼護(hù)筒施工方法相比，具有施工便利、安全、經(jīng)濟(jì)等多重優(yōu)越性和創(chuàng)新點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：深水；砂卵石層；河床；軸銷(xiāo)式；雙層鋼護(hù)筒；鉆孔灌注樁
中圖分類(lèi)號(hào)：TU473.14 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1004-4655（2013）06- 0074-02
DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2013.06.023
1 施工技術(shù)方案
1.1 施工工藝流程
1）從河面棧橋上用震動(dòng)錘把外鋼護(hù)筒震動(dòng)沉
入，穿過(guò)河床砂卵石層落在凝灰?guī)r巖面。
2）用沖擊鉆機(jī)沖孔到設(shè)計(jì)底標(biāo)高，進(jìn)行第一
次清孔。
3）在外護(hù)筒內(nèi)下放安置內(nèi)護(hù)筒，預(yù)先在內(nèi)護(hù)
筒外側(cè)和外護(hù)筒內(nèi)側(cè)之間綁扎遇水膨脹的堵水麻
袋，使鋼護(hù)筒底部密封不漏漿。
4）按照常規(guī)方法施工鉆孔樁鋼筋籠、下混凝
土導(dǎo)管、第2 次清孔、灌注水下混凝土等工序。
5）在水面棧橋上用吊車(chē)（配振動(dòng)錘）提升拔
出回收外護(hù)筒。
6）在樁基混凝土到強(qiáng)度后，在水面棧橋上用
手動(dòng)葫蘆抽拔內(nèi)護(hù)筒圓鋼軸銷(xiāo)，用吊車(chē)分別起吊兩
半幅內(nèi)護(hù)筒，完全回收。整個(gè)施工流程見(jiàn)圖1。
粉質(zhì)
黏土
2.6
2~3 2~11 8~17
23
10
31.5
2
2.6
① ② ③ ④
2.2 2.2
0.2 0.2 0.2 0.2
外護(hù)筒
內(nèi)護(hù)筒
麻袋
混凝土
中分化
凝灰?guī)r
圓礫
圖1 施工工藝流程圖(m)
75
2013 年第6 期
1.2 施工操作要點(diǎn)
1）內(nèi)外鋼護(hù)筒制作。內(nèi)護(hù)筒直徑與橋梁設(shè)計(jì)
樁徑一樣大（等同橋梁墩柱的鋼模板），外護(hù)筒比
內(nèi)護(hù)筒直徑大40 cm，護(hù)筒鋼板厚12 mm，內(nèi)外護(hù)
筒埋設(shè)到凝灰?guī)r面層后，頂面高出河水水位2.0 m
以上（內(nèi)護(hù)筒比外護(hù)筒高一個(gè)牛腿高度）。外護(hù)筒下
口做刃腳，內(nèi)護(hù)筒2 個(gè)半邊之間用φ32 mm 圓鋼做
豎向串通軸銷(xiāo)連接，上下節(jié)護(hù)筒用普通法蘭盤(pán)連接
（見(jiàn)圖2）。把麻袋（擠壓后彈性厚度20 ～ 22 cm）
用鋼筋壓條固定在內(nèi)護(hù)筒的底部外側(cè)（見(jiàn)圖3）。
圖2 內(nèi)護(hù)筒兩個(gè)半邊串通軸銷(xiāo)連接
圖3 內(nèi)護(hù)筒的底部外側(cè)的麻袋
2）埋設(shè)外護(hù)筒。用DZ-60 型振動(dòng)錘將外護(hù)筒
振動(dòng)下沉，護(hù)筒刃腳穿過(guò)粉質(zhì)黏土和砂卵石層直至
凝灰?guī)r面層，不進(jìn)入凝灰?guī)r層，利用水上棧橋平臺(tái)
固定外護(hù)筒的平面位置及垂直度。
3）鉆孔樁成孔施工。沖孔鉆機(jī)就位后，在護(hù)
筒內(nèi)調(diào)制泥漿（比重1.4），進(jìn)行沖孔，并完成鉆孔
樁成孔和第一次清孔施工。為了保證護(hù)筒底部護(hù)筒
內(nèi)泥漿和護(hù)筒外的水壓力一致，根據(jù)γ 泥漿h 泥漿=γ 水
h 水深計(jì)算，控制護(hù)筒內(nèi)泥漿頂標(biāo)高比護(hù)筒外水位低
3.0 ～ 5.0 m，隨時(shí)監(jiān)控護(hù)筒內(nèi)泥漿頂面標(biāo)高的穩(wěn)定，
用掏渣筒與正循環(huán)懸浮式排渣相結(jié)合的方法清孔。
4）埋設(shè)內(nèi)護(hù)筒（見(jiàn)圖4）。利用在內(nèi)護(hù)筒底部
外側(cè)固定的麻袋（麻袋遇水膨脹），嚴(yán)密堵死內(nèi)外
護(hù)筒之間的底部空隙，確保護(hù)筒底部的密封性；在
內(nèi)護(hù)筒頂端焊鋼板牛腿，將內(nèi)護(hù)筒懸掛在外護(hù)筒頂
端上，確保內(nèi)護(hù)筒的平面位置及垂直度符合要求。
圖4 內(nèi)護(hù)筒及圓鋼串通軸銷(xiāo)
5）進(jìn)行鉆孔灌注樁常規(guī)的制作鋼筋籠、吊裝
下放并焊接鋼筋籠、下混凝土導(dǎo)管、第二次清孔（正
循環(huán)懸浮式清孔）、灌注水下混凝土等作業(yè)工序。
6）用吊車(chē)配振動(dòng)錘整體起吊提升拆除外護(hù)筒。
7）等灌注樁混凝土有一定強(qiáng)度后，在水面棧
橋平臺(tái)上用葫蘆抽拔內(nèi)護(hù)筒φ32 mm 圓鋼軸銷(xiāo)，
再分別用吊車(chē)提起拆除兩半邊內(nèi)護(hù)筒。
1.3 施工材料與施工設(shè)備
除了鉆孔灌注樁的內(nèi)外鋼護(hù)筒施工輔助材料有
特殊性之外，其余的施工耗材、輔材和施工設(shè)備，
與常規(guī)鉆孔灌注樁的完全一樣。
2 主要施工質(zhì)量和安全控制措施
2.1 施工質(zhì)量控制措施
1）在成孔過(guò)程，按照內(nèi)外壓力平衡的計(jì)算值，
嚴(yán)格監(jiān)督護(hù)筒內(nèi)泥漿與河水面的高差值，確保成孔
過(guò)程的泥漿在外護(hù)筒底不竄孔。
2）認(rèn)真固定內(nèi)護(hù)筒底部外側(cè)的麻袋，保證麻
袋的厚度，嚴(yán)密堵塞內(nèi)外護(hù)筒之間的空隙，確保在
灌注水下混凝土的過(guò)程中不漏漿。
3）必須在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再拔除內(nèi)
護(hù)筒圓鋼軸銷(xiāo)。用吊車(chē)拆除內(nèi)護(hù)筒時(shí)，要略微向外
提升，以避免內(nèi)護(hù)筒傷到樁基混凝土面。
2.2 施工安全技術(shù)措施
1）認(rèn)真檢查水上棧橋和水中施工平臺(tái)處理的
杜佐光，陳冠汴：深水區(qū)砂卵石層河床淺埋雙層鋼護(hù)筒的灌注樁成孔技術(shù)
（下轉(zhuǎn)第79 頁(yè)）
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沈?。呵鞍鍢陡邩冻信_(tái)結(jié)構(gòu)與拉錨板樁結(jié)構(gòu)對(duì)超載適應(yīng)性的分析 2013 年第 6 期
對(duì)于頂部位移，隨著岸壁出土高度的增加，拉
錨板樁的頂部水平位移反而出現(xiàn)了減小的趨勢(shì)。而
前板樁高樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)，雖然在泥面處樁身的水平變
位較小，但由于出土段沒(méi)有外力限制，結(jié)構(gòu)頂部位
移將隨著泥面處樁身位移和轉(zhuǎn)角的增加而迅速增
大。
4 結(jié)語(yǔ)
對(duì)前板樁高樁承臺(tái)和拉錨板樁2 種結(jié)構(gòu)的適
應(yīng)性進(jìn)行研究。通過(guò)利用有限元分析軟件ANSYS，
計(jì)算了2 種結(jié)構(gòu)型式在不同的墻后地面荷載和岸壁
出土高度下的頂部位移以及樁身的最大內(nèi)力，結(jié)論
如下。
1）對(duì)于墻后地面超載，無(wú)論是從頂部位移還
是樁身最大內(nèi)力上看，拉錨板樁結(jié)構(gòu)都比前板樁高
樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)具有更好的適應(yīng)性，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意
前板樁高樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)的頂部位移和樁身最大彎矩的
增加。
2）由于墻前超挖引起岸壁出土高度的變化，
對(duì)于拉錨板樁，在滿足踢腳穩(wěn)定的前提下，應(yīng)關(guān)注
樁身最大彎矩的增加；而前板樁高樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)，則
更多地考慮如何減少其頂部位移。
3）隨著出土高度的增加，前板樁高樁承臺(tái)結(jié)
構(gòu)頂部位移迅速增大，而拉錨板樁結(jié)構(gòu)樁身最大彎
矩在出土＞ 7 m 后出現(xiàn)迅速增大趨勢(shì)，因此就結(jié)構(gòu)
受力特性來(lái)說(shuō)，2 種結(jié)構(gòu)在出土較大的情況下均不
推薦采用。
參考文獻(xiàn)：
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2007.
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上海：同濟(jì)大學(xué)，2008.
實(shí)際效果。在使用期間，對(duì)脫焊、結(jié)構(gòu)變形較大或
沉降較大等存在安全隱患的部位，要及時(shí)維修和加
固，確保棧橋、平臺(tái)等施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)的安全。
2）在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)點(diǎn)、電器、機(jī)械、孔洞等危險(xiǎn)的
地方設(shè)置安全警示標(biāo)志。在棧橋兩側(cè)和具體施工墩
位設(shè)置夜間警示燈，防止船只通過(guò)時(shí)撞擊施工設(shè)施。
3）注意高空墜落、落物傷人、起重吊裝、施
工用電、溺水、臨邊防護(hù)等操作安全。在護(hù)筒、鉆
孔樁等孔洞上口必須設(shè)置防護(hù)欄桿。
3 施工技術(shù)和效益分析
在外鋼護(hù)筒內(nèi)再加1 個(gè)與設(shè)計(jì)樁徑同樣大小的
豎向軸銷(xiāo)抽拔式內(nèi)鋼護(hù)筒，以保證灌注的樁徑及混
凝土外觀完全符合要求，還可以在水面棧橋上拆除
回收內(nèi)外鋼護(hù)筒。10 根水下鉆孔灌注樁，回收利
用鋼護(hù)筒材料35.5 t。內(nèi)護(hù)筒直徑與設(shè)計(jì)樁徑相同，
節(jié)約混凝土材料155 m3。節(jié)約成本47.5 萬(wàn)元，縮
短施工工期1 個(gè)月以上。
4 結(jié)語(yǔ)
與普通單層鋼護(hù)筒鉆孔灌注樁成孔方法相比
較，運(yùn)用本技術(shù)方案，優(yōu)化鉆孔灌注樁的整體施工
工藝，使水下鉆孔樁施工更加簡(jiǎn)單方便，具有科技
創(chuàng)新價(jià)值和長(zhǎng)遠(yuǎn)的綜合效益，值得推廣應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)
主要有以下幾方面。
1）在護(hù)筒內(nèi)適當(dāng)降低泥漿高度，使護(hù)筒底部的
護(hù)筒內(nèi)泥漿和護(hù)筒外水壓內(nèi)外平衡，能夠保證外鋼
護(hù)筒底部在成孔時(shí)不竄孔漏漿。成孔之后在內(nèi)外雙
層鋼護(hù)筒之間填塞遇水膨脹的麻袋，使鋼護(hù)筒底部
嚴(yán)密不漏漿，更能夠保證樁身混凝土實(shí)體結(jié)構(gòu)質(zhì)量。
2）內(nèi)層鋼護(hù)筒直徑與設(shè)計(jì)樁身相同，保證樁
身混凝土的外觀質(zhì)量，而且不浪費(fèi)混凝土（常規(guī)的
單層鋼護(hù)筒比設(shè)計(jì)樁徑大20 cm）。
3）采用雙層圓鋼軸銷(xiāo)抽拔式鋼護(hù)筒，能夠在
水面棧橋上（不需潛水）用起吊設(shè)備無(wú)損拆除和回
收全部的內(nèi)外層鋼護(hù)筒以重復(fù)利用，施工更方便，
更安全。
（上接第75 頁(yè)）

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